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粉喷桩软基处理的施工技术探讨
摘 要：粉喷桩在公路工程地基处理项目中使用较为广泛，文章结合工程实践，从粉喷桩的施工施工工艺、注意事项、质量控制以及质量检验等方面进行了介绍，并提出一些合理、有效的建议，希望能对粉喷桩的施工监理工作有一定帮助。
关 键 词：软土地基粉喷桩施工工艺施工质量
中图分类号： tu74 文献标识码： a 文章编号：
粉喷桩是加固土桩的一种方法，它是利用地基土与加固材料之间所产生的一系列物理化学反应，使饱和的软粘土硬结成具有整体性、水稳性和一定强度的柱状加固体，密实的加固柱体在软弱粘土中取代相同体积的软粘土，由它与桩间土共同支承上部荷载组成复合地基。粉喷桩加固软基主要适用于高含水量、高压缩性的淤泥、淤泥质粘土及桥头软基的处理。
1 粉喷桩软基处理的施工工艺及注意事项
1.1 施工工艺
基本施工程序为：整平原地面、钻机定位、钻杆下沉钻进、上提喷粉强制搅拌、复拌、提杆出孔、钻机移位。施工工艺包括：见图1。
图1 粉体搅拌桩施工工艺过程图
1.2 粉喷桩施工注意事项
①为保证桩的垂直度，应注意起吊设备的平整度和导向架对地面的垂直度，垂直度偏差≤1.0%。桩位偏差≤20mm，②严格控制下钻深度，喷浆长度和喷浆量达到设计要求，深度误差≤50mm，水泥用量的误差≤1%,专人记录每根桩的水泥用量。③粉喷桩要穿透软土层到达强度相对较高的持力层，并深入硬土层50cm。④搅拌机每次下沉或提升的时间必须有专人记录，时间误差≤5秒，提升前要有等待送浆到达桩底的时间，防止出现提升却未喷浆的情况，具体时间应根据试桩确定。⑤全桩长范围内重复搅拌一次，以增加水泥土均匀性，复搅宜一次完成。⑥钻进提升时管道压力不宜过大(以不堵塞出浆孔为原则)，以防钻孔淤泥的孔壁四周挤压形成空洞，尤其是在高含水量(≥70%)区应特别注意。⑦供浆必须连续，拌和必须均匀，如发生意外影响桩身质量时，应在12小时内采取补喷措施，补喷重叠以不小于1.om为宜，否则应重新打设，新桩距报废桩的距离不能大于桩距的l5%，宜紧贴成重叠1/3桩径，并填报在事故记录中备查，所有接钻及补桩都必须报现场监理。⑧对输浆管要经常检查，不得泄漏及堵塞。管道长度60～80m为宜，对使用的钻头要定期检查，其直径磨耗量≤l0mm，但也不宜采用直径过大的钻头(以＜530mm为宜)，以免桩身成型不好。⑨对于软土天然含水量＞70%或计算总沉降量为80cm等的特殊软土路段应注意粉喷桩的桩位施工顺序，在某一区域内，应先打设地基两侧及该处理段两头的粉喷桩以形成一个封闭的区域，再逐圈往中心打设，这样的施工顺序会有利于整体的成桩质量。
2 影响粉喷桩搅拌施工质量的主要因素
(1)施工机械设备性能。
主要表现在钻机电机功率，钻头叶层和喷粉位置和方向。一般地讲，电机功率越大，叶片数目愈多，喷粉位置和方向越多，成桩均匀性、连续性愈有保障。目前，国内搅拌桩施工深度一般在15m左右，最长的搅拌桩可达27m，复合地基承载力达到240kpa以上。国外粉喷桩搅拌桩实践表明：搅拌桩的现场水泥强度与水泥和土的搅拌均匀程度密切相关，而影响搅拌桩均匀程度的重要因素就是施工机械的性能。
(2)施工工艺参数。
粉体搅拌桩的施工工艺参数主要有钻进速度、提升速度、喷粉风压和风量以及送粉速度，此外复搅次数和喷粉次数也是影响施工质量的重要参数。钻进和提升速度适中，能使土体充分搅动、松散，有利于喷灰和拌和，使水泥土搅拌均匀，强度提高。适当的风压、风量和送粉速度是保证向土体送粉畅通、均匀、连续和适量的重要指标，否则不能形成高强的水泥土，反而使原状土遭受搅动，强度降低。复搅次数越多，水泥土搅拌愈均匀、充分，强度愈高。从工效上考虑，一般只在桩顶1/3桩长的范围复搅1次。
(3)施工经验和管理水平。
由于粉喷搅拌桩的加固机理、设计计算方法及施工工艺不够完善和明确，使得水泥粉体搅拌桩的工程运用更多地依赖于室内试验和现场搅拌试验，因此施工管理水平的高低及施工经验多寡，是影响粉体搅拌桩施工质量的又一因素。粉体搅拌桩的成：桩过程复杂，既有钻进速度问题，又有送灰压力问题和送灰数量问题，因此，需要通过企业内部的严格管理和丰富的施工经验，针对不同地区，不同土层，控制调剂好各施工参数，使水泥粉体均匀、连续、强度高。
(4)粉体搅拌桩施工质量检测方法
规范对粉体搅拌桩的质量检测主要有轻便触探、钻孔取心和压板载荷试验，在有粉喷体与波速关系的前提下，也可采用小应变动测法检测其桩长和均匀性。由于轻便触探的检测深度有限，钻孔取心的搅动问题及压板载荷试验的局限性，常常使桩身水泥土很差的搅拌桩顺利通过质量检测，因此质量检测方法的落后和不完善是影响粉喷搅拌桩质量的又一重大问题。
3 提高粉体搅拌桩施工质量的措施
针对上述影响粉体搅拌桩施工质量的主要因素，根据现场土层情况和设计荷载条件，从施工机械、施工工艺参数和施工管理等方面采用一系列措施和方法，大大地提高粉体搅拌桩的施工质量。
3.1 改进钻进喷粉机具
搅拌桩桩身匀均与否以及粉喷量的多少是与搅拌桩施工机械性能密切相关的，因此首先在进场施工前对钻机作了适当改进。
(1)提高搅拌电机功率及搅拌转轴的转速和叶片的切土能力。如施工区域表面砂土层坚硬，为提高切土钻进能力和单位进尺内的搅动次数，现场施工一律使用功率大于50kw的搅拌桩施工机械，提高了搅拌能力和施工工效。从开挖和抽心的检测结果来看，起到了很好的作用。
(2)增加叶片层数，并在两层叶片的中部加设水泥粉喷出口，大大地提高了水泥粉在桩内部的分布情况。以往的施工水泥喷出口设在搅拌轴上，单位桩长上的水泥用量多集中在桩中心附近，形成水泥富集区，而叶片外缘则常常缺乏水泥成为水泥贫集区，使有效桩径减小，加固效果差。从600根(占总桩数的4.7％)搅拌桩的开挖检查情况来看，实际桩径均大于设计桩径20～50mm。
3.2 确定合理的施工参数
施工参数主要包括钻进和提升速度、搅拌次数、风压、风量及送粉速度。在以往的工程中一旦经过试桩施工选定了施工参数就一成不变，而具体特殊情况，水泥粉体搅拌桩加固软土路基施工过程可以根据区域和土层情况，选择不同的施工参数，当然多变性参数施工会给施工进度、操作程序带来一些麻烦，但从保证水泥粉体搅拌桩施工质量上来讲，是值得提倡和推广的。
3.3 加强现场施工管理
任何技术措施都得靠管理去落实。在软土路基粉体搅拌桩施工中，除了严格执行规范技术要求以外，还采取了如下管理措施：
(1)专人巡回记录施工机械记录仪器指标，不合规定及时纠正。
(2)随时对水泥粉喷出量进行秤重检查，单位时间内喷出量不足，立即调整。
(3)施工员和监理工程师联合监督旁站，保证施工作业正常。
4 粉喷桩质量检验
粉喷桩属地下隐蔽工程，施工质量受机具、施工工艺、施工人员的责任心等多种因素影响，因而其质量控制要贯穿于施工的全过程，并坚持全方位的施工监理。施工过程中必须随时检查水泥用量、桩长、复搅长度及施工中有无异常睛况，记录其处理方法及措施。
5 结语
粉体搅拌桩施工过程中有多种原因容易引起质量问题，主要是施工工艺、质量检测等方面，要解决这些问题，应针对具体情况，合理改进施工机械性能和优化选定施工工艺参数，建立粉喷桩质量综合评定体系，研究推广快速检测方法，同时加强施工过程管理，才能保证施工质量较好地满足设计要求。
参考文献：
[1]刘玉卓.公路工程软基处理[m]．北京:人民交通出版社，2002．
[2]严晓生.粉体喷射搅拌桩处理软土地基施工技术总结[j]．交通科技，2004(4)：31-32．
[3]蔡良东.水泥粉喷桩质量因素与控制[j]．广东交通职业技术学院学报，2004(8)：58—60．
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